专题提升 有机化合物的合成 学案 高二化学上学期鲁科版（2019）选择性必修3

专题提升有机化合物的合成1.常用的有机合成中三种官能团的保护:(1)酚羟基的保护:因酚羟基易被氧化,所以在氧化基团前先使其与NaOH反应,把酚羟基转变成—ONa,将其保护起来,使其他基团氧化后再酸化使其全部转化为—OH。(2)碳碳双键的保护:碳碳双键容易被氧化,在氧化基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来,待其他基团氧化后再利用消去反应重新转变为碳碳双键。(3)氨基(—NH2)的保护:如在对硝基甲苯对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后,再把—NO2还原为—NH2,防止当KMnO4(H+)氧化—CH3时,—NH2(具有还原性)也被氧化。2.有机推断题的突破口:(1)通过物理特征突破。有机物中各类代表物的颜色、状态、气味、溶解性、密度、熔点、沸点等往往各有特点,解题时可考虑通过物理特征找到突破口。(2)从反应条件突破。反应条件可能的有机物反应浓硫酸,加热①醇的消去反应②酯化反应③苯的硝化反应稀硫酸,加热①酯的水解反应②二糖、多糖的水解反应等NaOH的水溶液,加热①卤代烃的水解反应②酯的水解反应等强碱的醇溶液,加热卤代烃的消去反应新制Cu(OH)2或银氨溶液,加热醛基的氧化反应续表反应条件可能的有机物反应酸性KMnO4溶液①烯烃、炔烃的氧化反应②某些苯的同系物的氧化反应③醇、醛、苯酚的氧化反应O2、Cu(或Ag),加热醇的催化氧化反应H2、催化剂,加热①烯烃、炔烃的加成反应②芳香烃的加成反应③醛、酮还原为醇特别注意:羧基、酯基、肽键中的碳氧双键不能加成浓溴水或溴的CCl4溶液①烯烃、炔烃的加成反应②苯酚的取代反应Cl2,光照①烃的取代反应②中侧链的取代反应(3)从转化关系突破。①连续氧化关系:结论ⅠA为醇、B为醛、C为羧酸、D为酯结论ⅡA、B、C三种物质中碳原子数相同,碳骨架结构相同结论ⅢA分子结构中与羟基相连的碳原子上至少有2个氢原子,即含—CH2OH结论Ⅳ若D能发生银镜反应,则A为CH3OH,B为HCHO,C为HCOOH,D为HCOOCH3②重要的“三角”转化关系:a.卤代烃在强碱的醇溶液中加热、醇在浓硫酸催化下加热均发生消去反应生成烯烃。b.烯烃在一定条件下分别与HX(X为卤素原子)、H2O发生加成反应生成卤代烃、醇;c.卤代烃在强碱的水溶液中发生取代反应生成醇,醇与HX在酸性条件下发生取代反应生成卤代烃。在有机推断中灵活运用以上转化关系,并根据题目的限制条件拓展和完善,可起到事半功倍的效果。(4)从实验现象突破。实验现象结论使溴水褪色可能含碳碳双键、碳碳三键、醛基、酚羟基(产生白色沉淀)等使酸性KMnO4溶液褪色可能含碳碳双键、碳碳三键,也可能是苯的同系物、醇、醛、酚等遇FeCl3溶液显紫色说明含酚羟基加入新制Cu(OH)2并加热有砖红色沉淀生成,或加入银氨溶液水浴加热有银镜出现说明该物质中含有—CHO加入Na,有H2产生可能有—OH或—COOH加入NaHCO3溶液有气体放出说明含—COOH【典例示范】【典例】(2020·山东等级模拟考)酯类化合物与格氏试剂(RMgX,X=Cl、Br、I)的反应是合成叔醇类化合物的重要方法,可用于制备含氧多官能团化合物。化合物F合成路线如下,回答下列问题:已知信息如下:(1)A的结构简式为____________,B→C的反应类型为____________,C中官能团的名称为____________,C→D的反应化学方程式为______________________。

(2)写出符合下列条件的D的同分异构体____________________(填结构简式,不考虑立体异构)。

①含有五元碳环结构;②能与NaHCO3溶液反应放出CO2;③能发生银镜反应。(3)判断化合物F中有无手性碳原子,若有用“*”标出________________。

(4)已知羟基能与格氏试剂发生反应。写出以、CH3OH和格氏试剂为原料制备的合成路线(其他试剂任选)__________________________________。

【题组过关训练】1.(2021·南宁高二检测)化合物G是治疗高血压的药物“比索洛尔”的中间体,一种合成G的路线如下:已知以下信息:①A的核磁共振氢谱为单峰;B的核磁共振氢谱为三组峰,峰面积比为6∶1∶1。②D的苯环上仅有两种不同化学环境的氢;1molD可与1molNaOH或2molNa反应。回答下列问题:(1)A的结构简式为______________。

(2)B的化学名称为__________________________。

(3)C与D反应生成E的化学方程式为__________________________。

(4)由E生成F的反应类型为______________。

(5)G的分子式为________________。

(6)L是D的同分异构体,可与FeCl3溶液发生显色反应,1mol的L可与2mol的Na2CO3反应,L共有__________种;其中核磁共振氢谱为四组峰,峰面积比为3∶2∶2∶1的结构简式为________、______________。

2.(2021·临沂高二检测)由芳香化合物A制备有机材料中间体H的一种合成路线如下:已知:①RCHO+R'CHO②RCHO+R'CH2CHO+H2O③(1)1mol芳香族化合物B最多能与__________molH2加成。

(2)X的结构简式为______________。

(3)G与乙醇发生酯化反应生成化合物Y,其中符合下列条件的Y的同分异构体有__________种。

①分子中含有苯环,且能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2;②其核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢,峰面积之比为6∶2∶1∶1。(4)根据题目所给信息,以2-戊烯为原料,制备的合成路线如下,请依据示意图,写出片段①、②、③合成方案(无机试剂任选)。片断③:______________________________

片断②:______________________________

片断①:______________________________

答案解析【典例示范】【典例】(2020·山东等级模拟考)酯类化合物与格氏试剂(RMgX,X=Cl、Br、I)的反应是合成叔醇类化合物的重要方法,可用于制备含氧多官能团化合物。化合物F合成路线如下,回答下列问题:已知信息如下:(1)A的结构简式为____________,B→C的反应类型为____________,C中官能团的名称为____________,C→D的反应化学方程式为______________________。

(2)写出符合下列条件的D的同分异构体____________________(填结构简式,不考虑立体异构)。

①含有五元碳环结构;②能与NaHCO3溶液反应放出CO2;③能发生银镜反应。(3)判断化合物F中有无手性碳原子,若有用“*”标出________________。

(4)已知羟基能与格氏试剂发生反应。写出以、CH3OH和格氏试剂为原料制备的合成路线(其他试剂任选)__________________________________。

【解析】根据合成路线,A发生已知反应①生成B,则A中含有碳碳双键,B中含有羟基,B中羟基被酸性高锰酸钾在加热的条件下氧化为羧基和羰基,C与CH3OH发生酯化反应生成D,D发生已知反应②生成E,E发生已知反应③生成F(),则D为,C为,B为,A为,据此分析解答。(1)根据上述分析可知,A的结构简式为;B→C的反应类型为氧化反应;C中含有的官能团为酮羰基和羧基;C→D发生的是酯化反应,化学方程式为+H2O;(2)根据题目要求,D()的同分异构体中需含有五元环,能与NaHCO3溶液反应放出CO2且能发生银镜反应,说明含有羧基和醛基,因此结构简式为、、;(3)化合物F中含有手性碳原子,如图(*为手性碳原子);(4)依据所给信息,由与酸性高锰酸钾反应生成,与甲醇、浓硫酸作催化剂并加热时反应生成,再与乙二醇在干燥的HCl中反应生成;先与反应再在酸性环境下水解得。答案:(1)氧化反应羰基、羧基(2)、、(3)(4)【题组过关训练】1.(2021·南宁高二检测)化合物G是治疗高血压的药物“比索洛尔”的中间体,一种合成G的路线如下:已知以下信息:①A的核磁共振氢谱为单峰;B的核磁共振氢谱为三组峰,峰面积比为6∶1∶1。②D的苯环上仅有两种不同化学环境的氢;1molD可与1molNaOH或2molNa反应。回答下列问题:(1)A的结构简式为______________。

(2)B的化学名称为__________________________。

(3)C与D反应生成E的化学方程式为__________________________。

(4)由E生成F的反应类型为______________。

(5)G的分子式为________________。

(6)L是D的同分异构体,可与FeCl3溶液发生显色反应,1mol的L可与2mol的Na2CO3反应,L共有__________种;其中核磁共振氢谱为四组峰,峰面积比为3∶2∶2∶1的结构简式为________、______________。

【解析】A的化学式为C2H4O,其核磁共振氢谱为单峰,则A为;B的化学式为C3H8O,核磁共振氢谱为三组峰,峰面积比为6∶1∶1,则B的结构简式为CH3CH(OH)CH3;D的化学式为C7H8O2,其苯环上仅有两种不同化学环境的氢;1molD可与1molNaOH或2molNa反应,则苯环上有酚羟基和—CH2OH,且为对位结构,则D的结构简式为;(1)A的结构简式为;(2)B的结构简式为CH3CH(OH)CH3,其化学名称为2-丙醇;(3)HOCH2CH2OCH(CH3)2和发生反应生成E的化学方程式为HOCH2CH2OCH(CH3)2++H2O;(4)和发生取代反应生成F;(5)有机物G的分子式为C18H31NO4;(6)L是的同分异构体,可与FeCl3溶液发生显色反应,1mol的L可与2mol的Na2CO3反应,说明L的分子结构中含有2个酚羟基和一个甲基,当2个酚羟基在邻位时,苯环上甲基的位置有1种,只满足条件的L共有6种,其中核磁共振氢谱为4组峰,峰面积比为3∶2∶2∶1的结构简式为、答案:(1)(2)2-丙醇(3)HOCH2CH2OCH(CH3)2++H2O(4)取代反应(5)C18H31NO4(6)62.(2021·临沂高二检测)由芳香化合物A制备有机材料中间体H的一种合成路线如下:已知:①RCHO+R'CHO②RCHO+R'CH2CHO+H2O③(1)1mol芳香族化合物B最多能与__________molH2加成。

(2)X的结构简式为______________。

(3)G与乙醇发生酯化反应生成化合物Y,其中符合下列条件的Y的同分异构体有__________种。

①分子中含有苯环,且能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2;②其核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢,峰面积之比为6∶2∶1∶1。(4)根据题目所给信息,以2-戊烯为原料,制备的合成路线如下,请依据示意图,写出片段①、②、③合成方案(无机试剂任选)。片断③:______________________________

片断②:______________________________

片断①:______________________________

【解析】(1)芳香族化合物B的结构简式为,分子中含有的苯环和醛基均能与氢气发生加成反应,则1mol最多能与4mol氢气加成。(2)由流程图分析可知,X的结构简式为。(3)G的结构简式为,与乙醇发生酯化反应生成,其同分异构体中含有苯环,且能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2,说明分子含有羧基,由核磁共振氢谱